两步生化法烟气脱硫
Cork等已经研究了一种将 SO2 洗涤液中硫酸盐 /亚硫酸盐溶液转化为单质硫的两步法处理工艺。其生化过程是利用硫酸盐还原菌的无氧呼吸作用和和产硫菌的光合作用而将硫酸盐 /硫化物转化为单质硫。第一步 , 在严格厌氧条件下 , 通过利用乙酸硫酸盐还原菌 (Desulfobacter postgateii) 使硫酸根转化为硫化氢 (式 3和式 4)。第二步 , 硫化氢通过严格厌氧光能自养微生物泥生绿菌 (cblorbium li m icola) 转化为单质硫 (式 5)。图3为该工艺流程图。
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其反应式为:
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第一步反应中所需要的 CH3 COOH大约有 25%来源于第二步的暗反应 , 即通过循环过程返回到第一步 , 这意味着在稳定反应阶段必须提供 75%的CH3 COOH。
对于第二步反应而言 , 有人利用化能无机营养菌无色硫细菌 ( T1biobacillus ferrooxidans) 来代替厌氧光合菌而将 H2S转化为单质硫 , 即在有氧的条件下, 将 H2S转化为单质硫。此外 , Abma和Buisman还提出利用排硫杆菌 ( T1thioparns ) ,多能硫杆菌 (T1ver sutus )、 反硝化菌(T1denitrificans) 和氧化硫硫杆菌 (T1tbiooxidans)将部分 H2S氧化成硫元素的方法。Sublette和 Syl2vester进行了利用反硝化菌 ( T1denitrif icans) 在厌氧搅拌反应器中脱硫研究 , H2S的去除率可高达97%。
除了上面直接去除 H2S的氧化硫杆菌 (T.hbiobacillus) 方法外 , 还有一种类似 SO2的间接生物化学氧化脱硫的方法 , 即利用硫酸铁溶液间接氧化 H2S。在该工艺中 , H2S产生于第一个生化反应过程 , 而生化反应还原 SO2 生成 H2S后进入化学吸收单元。在化学吸收单元中 , 在 pH =1.3条件下 , 硫酸亚铁氧化 H2S产物为硫酸亚铁 , 同时产生单质硫。
H2S + Fe(SO4)3——>2FeSO4 +H2SO4 + SO(6)
通过固液分离回收硫后 , 硫酸亚铁溶液进入微生物氧化反应器 , 在反应器内 , 嗜酸微生物T1ferrooxidans 将 Fe2+氧化为 Fe3+。
Pagella等指出 , 与悬浮细胞反应器相比 ,利用固定化 T1ferroox idans, 使固定床反应器的氧化离子速率高 5倍 (3.6g/ (Lh)。在体积大约为 60m3的反应器中 , 气流流量为 120000m3/h, 在 0.5ppm的 H2S浓度下 , pH起了关键性作用。pH的这种关键性作用体现在控制氧化硫菌属 (T1biobacillussp.) 的增长速率和体系中物质的溶解率。与传统的 H2S去除过程 (如 Claus工艺 ) 相比 , 这种方法的优点体现在适宜的压强 , 温度条件 (特别是生化过程)。此外 , 运行费用低且反应过程处于封闭状态 , 不需要化学物质的输入并且几乎不产生废物。
Buisman和 Prins在此方法的基础上提出了一种关于烟道气脱硫的改良工艺。这种方法包括一步 SO2吸收过程 , 两步生物过程。第一步是一个化学过程 , 以硫酸盐 /硫化物 /亚硫酸氢盐形式的溶液吸收 SO2 , 然后通过生物方法转化为 H2S。在第一步生物过程中 , 硫酸盐转化为硫化氢。第二步生物过程 , H2 S通过无色硫细菌转化为硫。在这个过程比以前的物理化学方法成本低 , 而且 SO2的去除率达 98%。除了石膏或废物吸附剂 , 产生的硫还能被工厂再利用。
日本 Dowa矿业公司已经将此方法应用在日本卡萨卡的关于硫化氢处理的 Barite工厂 , 总费用是Caustic Soda吸附法的1/3。在印度 , Nagpur国家环境研究所 (NEER I) 对该工艺进行了改进。他们利用循环固定 T1ferrooxodans 生物反应器(RBRC) , 能够有效地减少生物反应器中的沉淀问题。该工艺已经通过含 4.5%H2S的天然气处理测试 , 达到了99%的H2S去除率。但是如果产生的硫不能及时从系统中去除则会影响 H2S的去除效率。
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